JP7271731B2 - 全内部反射で動作させることを意図した光学部品 - Google Patents

Description

本発明は、自動車用照明装置の分野に関する。本発明は、より詳細には、全内部反射で動作するように配置され、カットオフを有するビームを形成するように設計された光学部品に関する。

光が入射ジオプターから出射ジオプターに導かれるライトガイド（ライトガイド）を使用することが知られている。光は、入射ジオプターと出射ジオプターの間に位置するこのガイドの反射面からの全内部反射を介して伝搬する。この反射面に特定の形状や位置を与えることで、所定の測光値を持つビームを得ることができる。

ロービームの場合、より一般的には、後続車や対向車を含む暗領域から照明領域を区切るカットオフラインを有するビームの場合、これらの反射面は、そのカットオフラインに沿ってビームを形成するように配置される。例えば、１つの反射面は、他の２つの面を隔てるリッジによって形成されるカットオフラインに向かって光線を集束させるコレクターを形成することができる。そして、そのカットオフエッジを結像するように光学系が配置される。これにより、ビームのカットオフラインが形成される。

しかし、寄生反射によって光線の一部がカットオフラインで区切られた暗領域に運ばれ、眩惑の危険性が生じる場合がある。原則として、光学部品を設計する際には、このような寄生光線を可能な限り低減することが求められる。

既存のいくつかのライトガイドには、カットオフエッジより下流側の面を垂直に配置したもの、言い換えればカットオフエッジが鋭角に形成されているものがある。この場合、カットオフエッジの隣を通過する光線は、カットオフエッジの下流側の第１の反射面に衝突しない。その結果、この角度のために、結像光学系がこれらの光線を回収するためには、結像光学系をカットオフエッジの高さよりもかなり下に延ばさなければならない。

本出願人は、カットオフエッジで区切られた面間の光学部品内部の角度を小さくすることで、この高さを小さくできることを確認した。しかし、その際、カットオフエッジの隣を通過した光線の一部は、カットオフエッジの下流側の第１の反射面に衝突し、そのまま結像光学系に戻されることになった。そのため、これらの光線は、実質的に結像光学系の焦点の列の下方を通過するように導かれるため、カットオフの上方に戻され、寄生光線の量が増加することになる。

本発明の１つの目的は、全内部反射で動作するように意図され、特に眩惑のリスクを低減しながら、特にその高さを過度に増加させずに、カットオフを有するビームを形成するように設計された光学部品を改良することである。

この目的のために、本発明の第１の主題は、全内部反射で動作するように意図され、少なくとも１つのライトガイド部（導光部）を含む光学部品に関するものであり、前記ライトガイド部は、
－ 入射ジオプターと、
－ 偏向面と、
－ カットオフエッジと、
－ 前記カットオフエッジの下流側にある第１の全内部反射面と、
－ 第２の全内部反射面と、
－ 焦点の列を結像させる出射ジオプターであって、前記焦点の列がカットオフエッジ上に配置される、出射ジオプターと、
を備え、
前記入光ジオプターおよび前記偏向面は、前記入光ジオプターからの光線を前記偏向面が前記焦点列に向けて偏向するように配置され、
これらの光線は、前記カットオフエッジの隣を通過して前記第１の反射面に到達する第１光線を含み、前記第２の反射面は、これらの第１光線を前記第２の反射面に向けて反射して、この第２の反射面で最終全内部反射が生じるように、配置されており、
これらの第１光線は、この最終全反射により出射ジオプターに反射される。

このように、第１の反射面によって反射された光線が出射ジオプターに直接到達するのを防止することによって、本発明による光学部品は、眩惑のリスクを低減し、あるいは排除さえすることができる。

さらに、カットオフエッジの角度が浅いため、ガイド部の長さに対して高さが低い部品を製造することが可能となる。

また、これにより、この第１の反射面の無い同じ厚さのガイド部より厚みのあるビームを得ることも可能となる。

これにより、水平方向より上の輝度集中が過度に大きくなることを回避することも可能となる。

本発明による照明装置は、任意採択的に、以下の特徴のうちの１つまたは複数を備えてもよい。
－ 前記第１の反射面は、前記最終全内部反射を生じさせるように前記第１光線を前記第２の反射面に向けて反射するように配置された少なくとも１つのファセットを備える。これにより、ファセットを使用して光線の一部を管理することによって第１の反射面の設計を簡素化することができる。というのも、その斜面の配置が対応する光線をそのように反射させるからである。
－ 第１の反射面は、第１プリズムと呼ばれる１つ以上のプリズムを備える。第１プリズムはそれぞれ対応する光線が反射される反射斜面を有し、または各ファセットは反射斜面のうちの１つによって形成される。これは、ファセットを形成する１つの簡単な方法である。
－ 第１の反射面が複数のプリズムを有する場合、反射斜面は、カットオフエッジから出射ジオプターに向かうにつれて反射勾配が緩やかになる。
－ 第１の反射面が複数のプリズムを有する場合、第１プリズム間のピッチは一定である。これにより、２つのプリズム間の接続面は概ね同じ高さとなり、厚みのばらつき（これはプラスチック加工の観点から射出応力が大きくなることにつながる）を避けることができる。
－ 第１の反射面が複数のプリズムを有する場合、第１プリズム間のピッチは約１ｍｍであり、この小さなピッチにより、さらに離散化することができ、全反射をよりよく制御することが可能となる。
－ 第２の反射面は、第１射面で反射した光線の一部を出射ジオプターに向けて反射するように配置された少なくとも１つのファセットを備える。このファセットまたはこれらのファセットはプリズムであり、第２プリズムと呼ばれる。
－ カットオフラインから出射ジオプターまでの第１の反射面の長さは、出射ジオプターの高さの２倍、好ましくは４倍より大であり、第１の反射面の配置により、眩しさのリスクを増大させることなくこのような比率を得ることができ、したがって、細長く薄い光学部品を得ることが可能である。
－ 出射ジオプターの高さは、６ｍｍ以下である。
－ 前記光学部品は、前記ガイド部を複数備えている。
－ 光学部品は、（複数の）ガイド部の（複数の）出射ジオプターを担持する下流側のセグメントを有するプレート（板状体）を備え、このプレートは、直接的または間接的に隣接して配置された前記（複数の）ガイド部を備えている。したがって、光学部品は、その深さに関して、つまり出射ジオプターと対応する入射ジオプターとの距離に関して、薄くなっている。
－ （複数の）ガイド部が、光学的に不活性な接合部（言い換えれば、接合部はこれらのガイド部内を進むいかなる光線も受け取らない）を介して間接的に対を成して配置されてもよい。

本発明の他の主題は、本発明による光学部品を含む車両用照明装置である。この照明装置は、特に、車両用ヘッドライトであってよい。

本発明に係る車両用照明装置は、
－ 本発明による光学部品と、
－ 入射ジオプターに対面する光源と、を備え、
光源によって放射された光線が、カットオフ、特にフラットなカットオフを有する照明ビームを生成するのに寄与するように、出射ジオプターを出るように配置されている照明装置であってもよい。

特に、この照明ビームは、「コーナリング」機能とも呼ばれる、側方照明ビームであってもよい。

本発明の他の主題は、本発明に係る車両用照明装置を備える車両である。

特に断らない限り、用語「後」、「前」、「下」、「上」、「下」、「右」、「横」およびそれらの（PCT出願原語のフランス語における）性または番号の変形は、光学部品からの光の放射方向を指す。また、特に断りのない限り、「上流」及び「下流」という用語は、光の伝播方向を意味する。

本発明の他の特徴および利点は、非限定的な実施例の以下の詳細な説明を読めば明らかになるが、その理解のためには、添付図面を参照されたい。

図１は、本発明の例示的な一実施形態による光学部品の平面図である。 図２は、図１を上方から見た斜視図である。 図３は、図１の背面図である。 図４は、図１を下方から見た斜視図である。 図５は、図１における平面ＡＡ’に沿った破断斜視図である。 図６は、図５の断面に対応する断面を示す図である。 図７は、図１と同様の光学部品で得られるビームを示すが、平面的な第１の反射面を有する、図１の光学部品と同様の光学部品である。 図８は、図１に示された光学部品を用いて得られたビームを示す図である。

図１～図５は、本発明による光学部品１の一例示的な実施形態を示している。

この例では、軸Ｘ，Ｙ，Ｚは、光学部品１が搭載されることが意図される車両の縦方向、横方向、および垂直方向にそれぞれ対応している。したがって、これらの図１～図６において、光学部品１は、これらの軸Ｘ，Ｙ，Ｚに関して、この車両において意図される向きで配向される。

この例では、光学部品１は側方照明機能を発揮するためのものである。この場合、図１～図３に示されるように、光学部品１の前部および後部は、したがって、縦軸Ｘおよび横軸Ｙに対して概ね斜めになっており、光学部品の光軸Ｏは、この場合、縦軸Ｘと横軸Ｙとの間に形成される二等分線に近い方向に配向される。つまり、これらの向きに従ってこれが車両に設置されると、光学部品１は、それを備えた照明装置が、車両の側面および斜め方向、この場合、車両の左側と前側との間を照明することを可能とする。

一般に、本実施例、特に図１に示すように、この光学部品１は、複数のライトガイド部（導光部）１０を備えていてもよい。これらのライトガイド部１０は、一緒になって光学部品１を一体的に形成する。これらのライトガイド部１０は、特に、光学部品１の全体と一体的に形成されていてもよい。

本発明によれば、本実施例のように、ガイド部１０を横並びに、特に、扇形に配置することができる。これにより、光学部品１を光源に結合した際に、光学部品１が形成する照明光全体の幅を広げることが可能となる。

これらのガイド部１０は、本実施例のように、隣接する２つのガイド部１０間の材料的な連続性を形成する接合部３０と呼ばれる光学部品の一部によって互いに接続されていてもよい。

本特許出願では、これらのガイド部１０の配置を説明するために、図５および図６の切断および断面は、これらのガイド部１０のうちの１つ、具体的には光学部品１の右から始まる４番目のガイド部（図１では下から４番目）で取得したものである。同様に、図面中の参考文献も、基本的にこの第４のガイド部１０に配置されている。

本特許出願の各種説明や図解を、光学部品１の各ガイド部１０に置き換えることができる。

この場合、図６は、光学部品１における、より正確にはこの場合、ガイド部分１０の１つにおける光線ｒ１、ｒ２の経路を、様々な全内部反射面（すなわちＴＩＲ面）４、５、１１、２１とともに模式的に示している。

光学部品１は、光線ｒ１，ｒ２を、これらの光線に対する入射ジオプター２と、１つの同じガイド部分の出射ジオプター９との間に案内するように配置されている。この配置は、好ましくは、接合部３０を通過する光線が非常に少ないか、あるいは全くないようなものである。

出射ジオプター９は、第１の反射面１１と第２の反射面２１との間に延在している。この場合のように、これら２つの反射面１１、２１は、本質的に水平に延びていてもよく、出射ジオプター９は、下から上へと延びていてもよい。

この場合の第１の反射面１１および第２の反射面２１は、ガイド部１０の上部の前部を形成している。この前部は、出射ジオプター９と別の全内部反射面、具体的には偏向面４との間に延在している。

この場合、図３～図５から分かるように、各ガイド部１０は、入射ジオプター２と偏向面４との間で下方に延びる下部を備えている。この実施例では、この下部は入射コリメータ３を形成している。

一般に、この場合のように、光学部品１は、各側部に、車両用照明装置に固定するための固定手段を備えていてもよい。この場合、光学部品１は、これらのうちの２つを含んで構成される。これらは、この場合、光学部品１の残りの部分と一体的に形成された２つの締結ラグ３２、３３である。

図１により特に見られ得るように、光学部品１は、光学部品１の垂直方向、具体的にはＺ方向への位置決めを可能にする後タブ３１を形成する部分を含んでいる。

また、本実施例のように、照明装置における光学部品１のより正確な位置決めを保証するように、特に形状の異なる参照用ピン３４，３５を設けてもよい。

図５から分かるように、各ガイド部１０において、底面はカットオフエッジ６を備えており、当該カットオフエッジ６は、第１の反射面１１を別の全内部反射面５（これはフォルダ（plieuse）５を形成する）から分離するリッジ（尾根状部）によって形成される。第１の反射面１１は、カットオフエッジ６の下流側で、カットオフエッジ６から、出射ジオプター９に向かって、この場合においては出射ジオプター９に至るまで延びている。フォルダ５は、カットオフエッジ６の上流に、カットオフエッジ６から、コリメータ３に向かって、この場合においてはコリメータ３に至るまで延びている。

なお、第２の反射面２１は、他の面によって偏向面４に接続されていてもよい。

一般に、またこの場合のように、（複数の）ガイド部１０の（複数の）上部の全てが、この場合、（複数の）接合部３０と共にプレート（板状体）８を形成してもよい。図１および図２において、見えるのは、本質的にこのプレート８である。このプレート８は、特に光学部品１の幅に対して薄い。

例えば図５に示されるように、カットオフエッジ６から出射ジオプター９までの第１の反射面１１の長さＬは、出射ジオプター９の高さｈの４倍より大きい。例えば、この場合のように、出射ジオプター９の高さｈは、６ミリメートル（ｍｍ）未満であってもよい。

図示例では、存在する各上部は、第１の反射面１１とフォルダ５とによって形成されている。ガイド部１０の第１の反射面１１の長さは、この場合、約２５ｍｍである。

図６は、縦断面図であり、具体的には、検討中の図示のガイド部分１０が延びる最大寸法に沿ったものである。この図により、各ガイド部１０の動作を説明することが可能となる。

光学部品１が照明装置、この場合はヘッドライトＰに配置されると、コリメータ３の底部に形成された入射ジオプター２に対向して光源が配置される。

一般に、入射ジオプター２は、光源４０が発する光線のほぼ全て、あるいは全てを受光するように配置されている。コリメータ３は、これらの光線ｒ１，ｒ２を偏向面４に向かって集束させる。入射ジオプター２との配置により、この偏向面４は、入射ジオプター２からの光線ｒ１，ｒ２をカットオフエッジ６に戻す。

一般に、出射ジオプター９は、この場合のように、カットオフエッジ６を結像するように配置された投影部材を形成してもよい。

例えば、この場合のように、出射ジオプター９は、この出射ジオプター９が焦点の列を有する収束系を形成するように配置された曲率を有していてもよい。この焦点の列は、カットオフエッジ６に重畳するように配置される。

偏向面４によって戻される光線について、第１光線ｒ１、第２光線ｒ２、第３光線（図示せず）という複数のカテゴリーを定義することが可能である。

第１光線ｒ１の経路については、以下でさらに詳細に説明する。

一般に、この場合のように、各ガイド部１０は、カットオフエッジ６のところを通った光線が直接出射ジオプター９に到達するように配置してもよい。これらは前記第２光線である。このカットオフエッジ６は焦点の列に重畳されているので、これらの第２光線ｒ２は、次に、対応するガイド部分１０の光軸の方向に平行に出射し、この光軸はこの図示の例によれば水平に配向される。

一般に、この例のように、図示しない第３光線は、カットオフエッジ６のやや上流側でフォルダ５に衝突することがある。フォルダ５は、その配置により、これらの第３光線を第２の反射面２１に反射するように方向付けられており、この反射面は、出射ジオプター９にそれらを反射する。したがって、これらの第３光線は、カットオフエッジ６の上方、したがって焦点の列の上方を通過するので、出射ジオプター９がそれらを下方に屈折させるようになる。

第２光線ｒ２はビームの上限を形成し、第３光線はこの上限より下に向けられる。その結果、出射ジオプター９は、これらの光線から、カットオフエッジ６の形状に対応するこの上限（上部境界線）によって形成されるカットオフラインを有するビームを投射する。

しかし、この例のように細長く薄い上部の場合、特にプレート８の場合、対応するガイド部１０の内側から見たフォルダ５と第１の反射面１１との間の角度は顕著ではなく（曲がりが小さく）、特に１８０°から２２５°の間である。一部の光線、特に、偏向面４によって偏向された後にカットオフエッジ６の真上を通過する前記第１光線が、出射ジオプター９に直接到達するのではなく、第１の反射面１１に到達するリスクがある。このような場合、これらの第１光線ｒ１が第１の反射面１１によって上方に反射された後、出射ジオプター９に到達するリスクがある。したがって、これらの第１光線は、事実上、焦点の列の下方から来ることになり、したがって、上方に屈折し、眩惑のリスクを生じさせることになる。

これを回避するために、第１の反射面１１は、カットオフエッジ６からの配置を備え、それはここでは（複数の）プリズム１３の形態であり、カットオフエッジ６の隣、この場合は上を通過する第１光線ｒ１が、第１の反射面１１からの全内部反射後に出射ジオプター９に直接進むことを防止することを可能としている。

この場合、第１プリズム１３と呼ばれるこれらのプリズム１３は、対応するガイド部分１０の光軸に対して概ね垂直に配向された（複数の）リブ（ribs）と（複数の）クレスト（crests）の交互配列によって形成されている。従って、各第１プリズム１３は、上流側に向いている斜面すなわち反射ファセット１４と、下流側に向いている接合ファセット１５とから構成されている。

第１の反射面１１が（これらの反射ファセット１４からの）全内部反射によって第１光線ｒ１を偏向させことを可能とするように配置されているものが、これらの反射ファセット１４である。この偏向を介して、反射ファセット１４は、第２の反射面２１からこの第１光線ｒ１を、この当該第２の反射面２１からの全内部反射を生じさせることが可能となる角度で送る。そして、これらの第１光線ｒ１は、この前記第２の反射面２１からの反射の後、出射ジオプター９に向かって反射される。したがって、この反射は、最終全内部反射と呼ばれる。

反射ファセット１４の傾斜は、カットオフエッジ６から出射ジオプター９に向かって離れるにつれて、より急でなくなる（より緩やかになる）。第１光線ｒ１は、実際のところ、第１の反射面１１へのその衝突点がカットオフエッジ６から離れてゆくほど、より一層掠めて通ってゆくような性質を有する。

この場合、（複数の）第１プリズム１３は、出射ジオプター９まで配置されている。しかしながら、第１の反射面１１の上流部分のみに、例えば、最初の１２～１５ミリメートルにわたって、及び／又は、少なくとも第１の反射面１１の最初の３分の１にわたって、それらを配置することが可能である。

この場合、第１プリズム１３の間のピッチは一定である。これにより、光学部品１の設計が簡素化され、部品の厚さのばらつきが回避される可能性がある。この例のように、第１のプリズム間のピッチは、約１ｍｍであってもよい。

この場合、第２の反射面２１は平滑である。しかしながら、代替案として、第２プリズムと呼ばれる複数のプリズムから構成することもでき、その反射面は、第１の反射面１１によって反射された第１光線ｒ１を出射ジオプター９に向けて反射するように配置されることになるだろう。

これらの第２プリズムは、特にそのピッチおよび／またはその反射ファセット１４の傾斜に関して、第１プリズム１３と同じ特徴を有していてもよい。

このように、ガイド部１０の各々は、上側カットオフを有するビームを形成することができる。これらのビームの全ての和は、図８に示される全体的な側方照明ビームＦを形成する。この全体的なビームＦは、水平線Ｈ上に配置されたカットオフ線Ｃを有することが観察され得る。カットオフ線Ｃの上方では、図示されている等照度曲線は、寄生的であるが眩惑を引き起こさないほど低い量の光線を表している。

第１プリズム１３がない場合、図７のビームＦ’が得られる。当該ビームも水平方向のカットオフ線Ｃ’を有するが、しかし、カットオフ線Ｃ’の上方に寄生光線が多く存在する。眩惑のリスクはより高くなる。

さらに、これらの第１のプリズム１３は、特定の光線、具体的には第１の光線ｒ１をカットオフラインＣの下に再入射させることを可能にし、したがって、第１のプリズム１３なしで得られるビームＦ’の厚さよりも大きいビームＦの垂直方向の厚さを与えることが可能である。

したがって、光学部品１のガイド部１０の厚さ、したがってプレート８の厚さが小さいにもかかわらず、コーナー照明ビームの効率および品質が改善されている。

コーナー照明の文脈で特に有益であるが、本発明は、フォグビーム、あるいはロービームなど、カットオフを有する他のタイプのビームに適用することも可能である。

Claims (11)

1. 全内部反射で動作するように意図された、少なくとも１つのライトガイド部（１０）を含む光学部品（１）であって、前記ライトガイド部は、
   － 入射ジオプター（２）と、
   － 偏向面（４）と、
   － カットオフエッジ（６）と、
   － 前記カットオフエッジの下流側にある第１の全内部反射面（１１）と、
   － 第２の全内部反射面（２１）と、
   － 焦点の列を結像させる出射ジオプター（９）であって、前記焦点の列が前記カットオフエッジ（６）上に配置されている、前記出射ジオプター（９）と、
   を備え、
   前記入射ジオプターおよび前記偏向面は、前記入射ジオプターからの光線（ｒ１、ｒ２）を前記焦点の列に向けて偏向するように配置され、
   前記光学部品は、
   これらの光線（ｒ１、ｒ２）が、前記カットオフエッジ（６）の隣を通過して前記第１の反射面（１１）に到達する第１光線（ｒ１）を含み、
   前記第１の反射面は、これらの第１光線（ｒ１）を前記第２の反射面（２１）に向けて反射して、この第２の反射面で最終全内部反射が生じるように、配置されており、
   これらの第１の光線は、この最終全反射により前記出射ジオプター（９）に向かって反射される、
   光学部品（１）。
2. 前記第１の反射面（１１）は、前記最終全内部反射を生じさせるように前記第１光線（ｒ１）を前記第２の反射面（２１）に向かって反射するように配置された少なくとも１つのファセット（１４）を備えている、請求項１に記載の光学部品（１）。
3. 前記第１の反射面（１１）が、第１プリズム（１３）と呼ばれる１つ以上のプリズムを備え、前記第１プリズムはそれぞれ、対応する光線が反射される反射斜面を有し、前記ファセットまたは前記各ファセット（１４）は、前記反射斜面または前記反射斜面のうちのいずれか１つによって形成されている、請求項２に記載の光学部品（１）。
4. 前記第１の反射面（１１）が複数の第１プリズム（１３）を有する場合、前記反射斜面は、出射ジオプター（９）に向けて前記カットオフエッジ（６）から離れるにつれて、より緩やかになる、請求項３に記載の光学部品（１）。
5. 前記第１の反射面（１１）が複数の第１プリズム（１３）を有する場合、前記第１プリズム間のピッチは一定である、請求項３または４記載の光学部品（１）。
6. 第１の反射面（１１）が複数の第１プリズム（１３）を有する場合、前記第１プリズム間のピッチは、約１ｍｍである、請求項３から５のいずれか１項に記載の光学部品（１）。
7. 前記第２の反射面（２１）は、前記第１の反射面（１１）によって反射されたこれらの光線の一部を前記出射ジオプター（９）に向けて反射するように配置された少なくとも１つのファセットを備えている、前記請求項のうちのいずれか一項に記載の光学部品（１）。
8. 前記第１の反射面（１１）の前記カットオフラインから前記出射ジオプター（９）までの長さ（Ｌ）は、前記出射ジオプターの高さ（ｈ）の２倍より大きい、前記請求項のうちのいずれか一項に記載の光学部品（１）。
9. これらの前記ガイド部（１０）を複数備える、前記請求項のうちのいずれか一項に記載の光学部品（１）。
10. プレート（８）を備え、その下流側のセグメントが複数の前記ガイド部分（１０）の複数の出射ジオプター（９）を担持し、前記プレート（８）が直接または間接的に隣接して配置された複数の前記ガイド部を備えている、請求項９に記載の光学部品。
11. － 前記請求項のいずれか１項に記載の光学部品（１）と、
    － 入射ジオプター（２）に対向する光源（４０）と、を備え、
    前記光源によって放射された光線（ｒ１、ｒ２）が、カットオフ（Ｃ）、特にフラットカットオフを有する照明ビーム（Ｆ）の生成に寄与するように、出射ジオプター（９）を出るように配置されている
    照明装置（Ｐ）。

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